(57)【要約】  【課題】鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を他の析出物と形態別に簡便に定量することができる、鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法の提供。  【解決手段】鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を形態別に定量する方法であって、  鋼材から、少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物として抽出する一次処理工程と、該一次処理工程により得られる一次抽出物を、過マンガン酸カリウムを０．１質量％以上３．０質量％未満含有する溶液中に浸漬させ、該一次抽出物中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物のみを溶解させる二次処理工程と、を具備する鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を形態別に定量する方法であって、
鋼材から、少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物として抽出する一次処理工程と、
該一次処理工程により得られる一次抽出物を、過マンガン酸カリウムを０．１質量％以上３．０質量％未満含有する溶液中に浸漬させ、該一次抽出物中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物のみを溶解させる二次処理工程と、
を具備する鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法。
【請求項２】
鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を形態別に定量する方法であって、
鋼材から、少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物として抽出する一次処理工程と、
該一次処理工程により得られる一次抽出物に、内標準物質としてα−Ｆｅ２Ｏ３を添加して混合する内標準混合工程と、
該内標準物質を含む一次抽出物をＸ線回折法により分析する工程と、
を具備する鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材中の析出物定量分析方法に関し、詳しくは、鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材中に存在する析出物は、その存在形態、化学組成、粒径、量により鋼材の品質特性に多大な影響を及ぼすことが知られており、従来より、鋼材中の析出物の分析を行うことは、鉄鋼製品の製造過程や特性研究の両面を支える重要な要素技術となっている。
【０００３】
鋼材中の析出物の定量分析を行うには、まず始めに、鋼材中より目的とする析出物を抽出しなければならない。鋼材中の析出物を抽出する方法としては、一般的に、酸溶解抽出法、ハロゲン−有機溶剤抽出法、電解抽出法等が知られており、このような種々の方法で抽出される析出物は、適当な酸やアルカリによって溶液化した後に構成成分元素の定量が行われ、さらにその定量値から化学量論的に析出物量が決定される。しかしながら、この定量方法は、非常に精度の高い分析法ではあるが、金属間化合物、炭化物、窒化物といった複数種の形態の析出物が混在する鋼材においては、それらの析出物を形態別に定量することが不可能であるという問題があった。
そのため、析出物の鋼材への影響を十分に把握するためには、形態別に析出物の量、組成等を明確にする必要があったところ、これに応える技術が不足していたのである。
【０００４】
現在、自動車用排気系材料等をはじめとする耐熱用途に使用されている鋼材は、該用途に供用中に粗大化する金属間化合物（例えば、９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼などのＣｒ含有鋼材におけるＦｅ2Ｎｂ等）によって靱性が劣化することが指摘されている。そのため、鋼材中の金属間化合物の量を十分に把握することが、特性や合金設計・製造工程条件の決定等を行うため重要となっている。
このような金属間化合物は、上述した鋼材中の析出物の一種であり、析出物には、上述したように、金属間化合物の他に炭化物や窒化物といった別の形態がある。そのため、金属間化合物の定量には、他の形態の析出物と区別するために形態別に定量する必要がある。このような形態別の定量方法として、一般的に、鋼材から金属間化合物を含む複数の形態の析出物を一次抽出物として抽出（一次処理）し、さらに該一次抽出物から金属間化合物を二次抽出物として抽出（二次処理）して、金属間化合物の定量を行う方法や、一次処理後に金属間化合物以外の析出物を二次抽出物として抽出（二次処理）し、一次抽出物と二次抽出物との質量差を測定して、金属間化合物の定量を行う方法が知られている。
【０００５】
具体的には、非特許文献１には、金属間化合物（例えば、Ｆｅ2Ｍｏ、Ｆｅ2Ｗ等のラーベス相：Ａ2Ｂ型の相）を定量する方法が提案されており、非特許文献２には、金属間化合物と炭化物とを電気化学的手法を用いて分別・定量する方法が提案されている。
【０００６】
また、他の形態別の定量方法として、非特許文献３には、鋼材の電解抽出残渣に、内標準物質としてＹ２Ｏ３を一定量添加し、析出物と内標準物質とのＸ線回折強度比を調べ、予め作成する検量線から、鋼材中の析出物をそれぞれ態別して定量する手法が提案されている。
【０００７】
【非特許文献１】「鉄と鋼」，第７８年（１９９２），第４号，ｐ．５９４−６００
【非特許文献２】「鉄と鋼」，第７８年（１９９２），第９号，ｐ．１４７２−１４７９
【非特許文献３】「鉄と鋼」，第７７年（１９９１），第１１号，ｐ．２０２７−２０３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記非特許文献１に記載の発明は、Ｆｅ2Ｎｂを代表例とするＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含む析出物には適用することができない問題があり、また、上記非特許文献２に記載の発明は、操作が非常に煩雑であることから時間を要し、定常的な分析方法としては適していない問題があった。
【０００９】
さらに、上記特許文献３に記載の発明は、内標準物質としてＹ２Ｏ３を用いて作成できる検量線の直線性が低く、定量精度が低いという問題があった。加えて、Ｙ２Ｏ３は高価であり入手が容易とは言えないという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を他の析出物と形態別に簡便に定量することができる、鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明者は、上記課題を解決するため、様々な物質が混在する析出物抽出残渣である一次抽出物から、簡便で確実にＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物のみを選択溶解することが可能な二次処理方法について鋭意検討を重ねた結果、低濃度化した過マンガン酸カリウム溶液による二次処理が有効であることを見出した。これは、過マンガン酸カリウム溶液による公知の処理方法が、炭化物や窒化物を選択的に溶解することを特徴とする処理方法であったのに対し、過マンガン酸カリウム溶液中の過マンガン酸カリウムを０．１質量％以上３．０質量％未満の低濃度にすることにより、炭化物や窒化物とは全く反応することなく、さらにＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物のみを選択的に溶解することができるという本発明者の新たな知見に基づくものである。
本発明者は、このような知見に基づき、所定の二次処理工程を具備することで、鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を他の析出物と形態別に簡便に定量することが可能な定量方法を達成するに至った。
【００１２】
また、本発明者は、上記課題を解決するため、様々な物質が混在する析出物抽出残渣である一次抽出物から、簡便で確実にＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を定量する方法について鋭意検討を重ねた結果、該一次抽出物に、内標準物質として一定量のα−Ｆｅ２Ｏ３を混合した試料を、Ｘ線回折法に供して分析する方法が、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物を形態別に定量する方法として有効であることを見出した。
【００１３】
すなわち、本発明は、下記（１）第１態様、（２）第２態様に示す２つの態様の鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法を提供するものである。
【００１４】
（１）鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を形態別に定量する方法であって、
鋼材から、少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物として抽出する一次処理工程と、
該一次処理工程により得られる一次抽出物を、過マンガン酸カリウムを０．１質量％以上３．０質量％未満含有する溶液中に浸漬させ、該一次抽出物中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物のみを溶解させる二次処理工程と、
を具備する鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法。
【００１５】
（２）鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を形態別に定量する方法であって、
鋼材から、少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物として抽出する一次処理工程と、
該一次処理工程により得られる一次抽出物に、内標準物質としてα−Ｆｅ２Ｏ３を添加して混合する内標準混合工程と、
該内標準物質を含む一次抽出物をＸ線回折法により分析する工程と、
を具備する鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１態様の形態別定量方法によれば、鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含む析出物から、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物を他の析出物と形態別に容易に定量することができ、自動車用排気系材料等をはじめとする耐熱用途に使用されている鋼材において、合金設計・製造工程条件の決定に寄与することができるため非常に有用である。
【００１７】
また、本発明の第２態様の形態別定量方法では、内標準物質としてα−Ｆｅ２Ｏ３を用いるので、上記の第１態様の効果に加え、Ｙ２Ｏ３等の他の内標準物質と比較して、作成できる検量線の直線性が高く定量精度が高いという点で有用である。さらに、高価なＹ２Ｏ３を用いないので、経済的にも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１態様について詳細に説明する。
本発明の第１態様の鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法（以下、単に「本発明の第１態様の定量方法」という。）は、鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を形態別に定量する方法であって、鋼材から、少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物として抽出する一次処理工程と、該一次処理工程により得られる一次抽出物を、過マンガン酸カリウムを０．１質量％以上３．０質量％未満含有する溶液中に浸漬させ、該一次抽出物中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物のみを溶解させる二次処理工程と、を具備する鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法である。
次に、本発明の第１態様の定量方法に具備する各工程について詳述する。
【００１９】
＜一次処理工程＞
上記一次処理工程は、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物を析出物として含有する鋼材を一次処理する工程であって、具体的には、該鋼材から、少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物（固形分）として抽出する工程である。
このような鋼材としては、ＦｅおよびＮｂ元素からなるラーベス相（例えば、Ｆｅ2Ｎｂ）、ＦｅおよびＮｂ元素を有するＭ6Ｃ型の炭化物（ＭはＦｅまたはＮｂであり、例えば、（Ｆｅ，Ｎｂ）6Ｃ、（Ｆｅ，Ｎｂ，Ｍｏ）6Ｃ等）、窒化物（例えば、ＮｂＮ、Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）等）を析出物として含有する鋼材が挙げられ、具体的には、自動車用排気系材料等をはじめとする耐熱用途に使用されているＣｒ含有鋼材等が好適に例示される。
ここで、一次処理は、上述したように、このような鋼材から少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物として抽出する処理であれば特に限定されず、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物と同時に炭化物、窒化物等を含む複数の形態の析出物を抽出する処理であってもよく、上述した酸溶解抽出法、ハロゲン−有機溶剤抽出法、電解抽出法等の公知の抽出法を用いることができる。
【００２０】
本発明の第１態様においては、上記一次処理工程は、電解抽出法を用いた処理工程であることが好ましく、具体的には、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物を析出物として含有する鋼材を、１０質量％アセチルアセトン−１質量％テトラメチルアンモニウムクロライド−メタノール系（以下、単に「１０％ＡＡ系」という。）電解液または１０質量％ＨＣｌ−メタノール系電解液を用いて定電流電解することにより、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物、炭化物、窒化物等を含む複数の形態の析出物を抽出する工程が好適に例示される。
【００２１】
なお、上記一次処理工程により得られる一次抽出物は、抽出残渣として得られる。そのため、上記一次処理工程は、必要に応じて一次抽出物を回収するろ過捕集工程を具備するものであってもよい。
【００２２】
＜二次処理工程＞
上記二次処理工程は、上記一次処理工程により得られる一次抽出物を二次処理する工程であって、具体的には、該一次抽出物を、過マンガン酸カリウムを０．１質量％以上３．０質量％未満含有する溶液（典型的には希硫酸水溶液）中に浸漬させ、該一次抽出物中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物のみを溶解させる工程である。
過マンガン酸カリウムの濃度を、３．０質量％未満にすることにより、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物のみを溶解させ、上記一次抽出物中の他の析出物を溶解させないことができ、また、０．１質量％以上にすることにより、溶解速度を大きくして実質的な作業効率とすることができる。
なお、発明者は、一次抽出物を各種の濃度で二次処理に供し、一次抽出物および二次処理後に残留する一次抽出物の残留物の形態をＸ線回折を用いて同定し、上述した効果が得られる濃度範囲を求めた。
【００２３】
本発明の第１態様においては、上記二次処理は、過マンガン酸カリウムを上述した所定の濃度にした以外は、過マンガン酸カリウムを用いた公知の処理と同様に扱うことができる。
また、過マンガン酸カリウムは６０℃以上の酸の中で強い酸化作用を示すため、二次処理の効率をさらに上げるためには、上記一次抽出物を、６０〜１００℃下で、過マンガン酸カリウムを０．１質量％以上３．０質量％未満含有する酸性水溶液中に浸漬させることが好ましい。酸は、実用上は硫酸が好ましい。硫酸濃度は２０〜３０質量％が好ましい。
【００２４】
また、上記一次抽出物のうち、上述した所定の濃度の過マンガン酸カリウム溶液に溶解せずに残留した残留物は、ろ過により回収される。そのため、上記二次処理工程は、必要に応じてこの残留物を回収するろ過捕集工程を具備するものであってもよい。
さらに、上記ろ過は、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物が溶解した過マンガン酸カリウム溶液に、過酸化水素を添加して過剰に存在する過マンガン酸カリウムを分解した後に行うことが好ましい。
【００２５】
上記二次処理工程により溶解したＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物の定量は、上記一次処理工程により抽出した一次抽出物の定量値（Ｗ１）と、上述した所定の濃度の過マンガン酸カリウム溶液に溶解せずに残留した残留物の定量値（Ｗ２）との差分（Ｗ１−Ｗ２＝Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物量）から求めることができ、また、上記二次処理工程により過マンガン酸カリウム溶液中に溶解したＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を直接定量してもよい。
【００２６】
次に本発明の第２態様について詳細に説明する。
本発明の第２態様の鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法（以下、単に「本発明の第２態様の定量方法」という。）は、鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を形態別に定量する方法であって、鋼材から、少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物として抽出する一次処理工程と、該一次処理工程により得られる一次抽出物（固形分）に、内標準物質としてα−Ｆｅ２Ｏ３を添加して混合する内標準混合工程と、内標準物質を含む一次抽出物をＸ線回折法により分析する工程と、を具備する鋼材中Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物の形態別定量方法である。
次に、本発明の第２態様の定量方法に具備する各工程について詳述する。
【００２７】
＜第２態様の一次処理工程＞
本発明の第２態様の一次処理工程は、上記第１態様のそれと同様であり、上記鋼材から少なくともＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含有する析出物を一次抽出物（固形分）として抽出する処理であれば特に限定されず、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物と同時に炭化物、窒化物等を含む複数の形態の析出物を抽出する処理であればよいが、内標準物質を混合することを考慮して、非水溶媒系抽出法であるハロゲン−有機溶剤抽出法、電解抽出法、酸溶解抽出法等の公知の方法を好ましく用いることができる。
【００２８】
＜内標準混合工程＞
上記内標準混合工程は、上記一次処理工程により得られる一次抽出物に、内標準物質としてα−Ｆｅ２Ｏ３を添加して混合する工程である。内標準物質を用いると、Ｘ線回折法においてＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物の回折ピークの強度を求める際、マトリックスの影響を補正することができる。
【００２９】
本発明の第２態様に用いる内標準物質に求められる条件として、(i)抽出した析出物に影響を与えることなく、(ii)上記抽出法により抽出した析出物を分散させる溶液中で安定であり、(iii)求めたい析出物と内標準物質とで重なりのない回折ピークが存在し、かつ、(iv)それらの回折ピークがあまり離れていないこと、などが挙げられる。
そこで、発明者は、内標準物質を決定するために、上記の条件を満たす、Ｙ２Ｏ３（平均粒径：０．５μｍ）、ＺｎＯ（平均粒径：１μｍ）、α−Ｆｅ２Ｏ３（平均粒径：０．５μｍ）について検討した結果、α−Ｆｅ２Ｏ３によって作成した検量線が最も直線性に優れていることを見出した（平均粒径はＪＩＳ  Ｚ  ８８０１−１の標準篩で測定した粒度分布により、積算質量分布が５０質量％となる粒径を指す）。
従って、本発明の第２態様では、内標準物質としてα−Ｆｅ２Ｏ３を用いる。この粒径は平均粒径で約０．５μｍであれば好ましいが、０．１〜１．０μｍであればよい。
【００３０】
上記内標準混合工程において、上記一次処理工程により得られる一次抽出物に、内標準物質としてα−Ｆｅ２Ｏ３を添加して混合する方法は、特に限定されず、混合操作中に試料を消失することなく、均一に混合することができればよい。
このような方法として、以下の湿式混合法を例示する。
まず、鋼材試料１ｇを上記一次処理工程に供することにより得られる一次抽出物の全量と、平均粒径が０．５μｍであるα−Ｆｅ２Ｏ３とを、各々、別々のビーカー等内でメタノール中に分散させる。分散させるにあたっては、超音波を用いる方法を好適に利用できる。ここで、α−Ｆｅ２Ｏ３は０．２ｍｇ／ｍｌ濃度となるように、メタノールに添加する。
そして、α−Ｆｅ２Ｏ３が０．２ｍｇ／ｍｌ濃度で均一に分散しているメタノール溶液から、正確に５ｍｌ（Ｆｅ２Ｏ３１ｍｇ相当）分取し、上記一次処理工程により得られる一次抽出物を分散させてあるメタノール溶液に添加する。さらに、これを超音波で適当な時間分散させた後、孔径０．２μｍ、２５ｍｍφのポリカーボネート製ニュークリポアフィルタにろ過捕集し、捕集物をフィルタごとガラス板上に張付け、Ｘ線回折へ供するための試料とする。
ここでα−Ｆｅ２Ｏ３は鋼材試料１ｇあたりから得られる一次抽出物に対して１ｍｇを添加するとよい。α−Ｆｅ２Ｏ３は一次抽出物の量により多少増減させてよいが、内標準物質として析出物を精度良く定量するために、０．５〜２ｍｇの範囲とすることが好ましい。
【００３１】
＜Ｘ線回折法により分析する工程＞
上記の方法で得たα−Ｆｅ２Ｏ３と一次抽出物とが均一に混合した試料を用いて、通常の方法でＸ線回折分析を行う。Ｘ線回折ではターゲットとしてＣｕを用い、Ｋα線（波長：１．５４０５Å）を用いることが好ましい。
【００３２】
そして、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物およびα−Ｆｅ２Ｏ３の回折ピークの強度を求める。ここで、各々のピークで互いに重なりがなく、かつあまり離れていないところとしてα−Ｆｅ２Ｏ３：ｄ＝２．７０Å、金属間化合物（Ｆｅ２Ｎｂの場合）：ｄ＝２．３９Åを使用する（ｄは格子面間隔であり、ｎを整数、λをＸ線の波長、θを回折角として、ｎλ＝２ｄsinθである）ことが望ましい。他の回折ピークは、金属間化合物以外の析出物の回折ピークと重なりを持ち、正しい強度比を求めることが困難なためである。
【００３３】
ピーク強度はＸ線チャートのピーク面積から求める。具体的には図２（例示している金属間化合物はＦｅ２Ｎｂである）に示すように、金属間化合物およびα−Ｆｅ２Ｏ３の各々のピーク部にバックグラウンドを示す補助線、およびそれと垂直であってピークを通過する補助線を記してピークの面積を求める。
このような方法で求めたα−Ｆｅ２Ｏ３とＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物との強度比（ピークの面積の比）、および下記に示す方法で作成した検量線とから、鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を定量することができる。
【００３４】
＜検量線作成方法＞
検量線の作成方法を示す。作成する検量線は、α−Ｆｅ２Ｏ３とＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物との強度比と、試料中に含有されるＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物量との関係線（式）である。
検量線の作成においては、まず、金属間化合物の含有量が既知であって、その量が段階的に違う複数の試料を用意し、これらの試料の各々に同量のα−Ｆｅ２Ｏ３を添加して、上記の内標準混合工程に示した方法と同様な方法で混合する。そして、Ｘ線回折に供し、α−Ｆｅ２Ｏ３とＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物との強度比を求める。
各々の試料は金属間化合物含有量が既知であるので、求めた強度比とから、α−Ｆｅ２Ｏ３とＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物との強度比と、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物量との関係線（式）である検量線を作成することができる。
【００３５】
鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物の濃度を求める場合は、このような方法で鋼材片（試料）中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物の量を求め、この値を鋼材片（試料）の全質量で除すればよい。
【００３６】
これらの工程を具備する本発明の第１および第２態様の定量方法により、鋼材中のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物を含む析出物から、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物を他の析出物と形態別に容易に定量することが可能となり、さらに、自動車用排気系材料等をはじめとする耐熱用途に使用されている鋼材において、合金設計・製造工程条件の決定に寄与することができるため非常に有用である。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例に用いた鋼材（Ｃｒ含有鋼材）の時効履歴および析出物に含まれる物質のＸ線回折による同定結果ならびに鋼材の成分（質量％）を下記表１ならびに表２に示す。なお、時効処理は、熱間圧延で製造された鋼材が耐熱用途に供された状態を模擬するためのものである。
【００３８】
【表１】
2005265834.tif 000002
【００３９】
【表２】
2005265834.tif 000003
【００４０】
上記表１に示す結果から、実施例に用いた鋼材には、熱間圧延後の鋼材、すなわち時効前の鋼材（Ｍ１）においては、Ｍ6Ｃ型の炭化物であるＦｅ3Ｎｂ3Ｃと、ＮｂＮとを含有しており、時効処理（７５０℃、１００時間）後の鋼材（Ｍ２）においては、さらにラーベス相のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物であるＦｅ2Ｎｂを含有していることが分かる。
このような鋼材を時効前後のそれぞれにおいて２０ｍｍ×５０ｍｍ×１．５ｍｍのサイズの短冊状に切り出し、参考例１〜４、実施例１〜４および比較例１〜３で用いる鋼材試料とした。ただし、定量は、各鋼材試料を０．５ｇずつに、さらに小分けして実施した。
【００４１】
（参考例１〜４）
時効前の鋼材試料（Ｍ１）を用いて、後述する一次処理および二次処理をして、一次抽出物の二次処理後における残留物の組成（定量値）を調べた。その結果を下記表３（数値：鋼材試料の質量に対する質量％）に示す。なお、参考例１については、二次処理をしていないため、「一次抽出物の二次処理後における残留物の組成」の欄には、時効前の鋼材試料（Ｍ１）の一次抽出物の組成（定量値）を記載した。
鋼材試料（Ｍ１）中の析出物を一次抽出物として抽出する一次処理は、１０％ＡＡ系電解液を用いた定電流電解により行い、この一次処理により、該鋼材試料中の析出物であるＦｅ3Ｎｂ3ＣおよびＮｂＮを一次抽出物として抽出した。なお、鋼材試料（Ｍ１）中の析出物にはラーベス相は含まれなかった。
また、抽出した一次抽出物の二次処理は、該一次抽出物を下記表３に示す濃度の硫酸酸性過マンガン酸カリウム水溶液に、処理温度６０℃で浸漬させて行い、「一次抽出物の二次処理後における残留物の組成」は、一次抽出物のうち二次処理によって過マンガン酸カリウム溶液に溶解しなかった残留物をろ過捕集し、該残留物の形成元素を定量して行った。
【００４２】
なお、下記表３は、二次処理における過マンガン酸カリウム溶液濃度（以下、単に「二次処理用処理濃度」という。）と、一次抽出物の二次処理後における残留物の組成を示しているが、二次処理をしていない未処理の参考例１と、二次処理用処理濃度が１．０質量％である参考例２とを比較すると、該濃度が１．０質量％ではＦｅおよびＮｂの溶解が顕著になっていないことが分かった。一方、二次処理用処理濃度が３．０質量％以上である参考例３および４では、ＦｅおよびＮｂの溶解が起こっていることが分かった。
これらのことは、二次処理用処理濃度が３．０質量％未満では、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物以外の析出物であるＦｅ3Ｎｂ3ＣおよびＮｂＮが溶解しないことと対応している。
【００４３】
（実施例１〜４、比較例１〜３）
時効後の鋼材試料（Ｍ２）を用いて、後述する一次処理および二次処理をして、一次抽出物の二次処理後における残留物の組成（定量値）を調べた。その結果を下記表３に示す。なお、比較例１については、二次処理をしていないため、「一次抽出物の二次処理後における残留物の組成」の欄には、時効後の鋼材試料（Ｍ２）の一次抽出物の組成（定量値）を記載した。
鋼材試料（Ｍ２）中の析出物を一次抽出物として抽出する一次処理は、参考例と同様、１０％ＡＡ系電解液を用いた定電流電解により行い、この一次処理により、該鋼材試料中の析出物であるＦｅ3Ｎｂ3Ｃ、ＮｂＮおよびラーベス相であるＦｅ2Ｎｂを一次抽出物として抽出した。
また、抽出した一次抽出物の二次処理は、該一次抽出物を下記表３に示す濃度の過マンガン酸カリウム溶液に浸漬させて行い、「一次抽出物の二次処理後における残留物の組成」は、一次抽出物のうち二次処理によって過マンガン酸カリウム溶液に溶解しなかった残留物をろ過捕集し、該残留物の形成元素を定量して行った。
【００４４】
【表３】
2005265834.tif 000004
【００４５】
上記表３に示す結果から、二次処理をしていない未処理の比較例１と、二次処理用処理濃度が０．１〜２．５質量％である実施例１〜４とを比較すると、各実施例では、ＦｅおよびＮｂの溶解が顕著であることが分かった。また、実施例１〜４においてはＦｅおよびＮｂの溶解量はほぼ一定となっており、二次処理用処理濃度が３．０質量％以上である比較例２および３においてはＦｅおよびＮｂの溶解量は実施例１〜４と比較して増加していることが分かった。
また、鋼材試料（Ｍ１）を用いた参考例において二次処理用処理濃度が３．０質量％未満ではＦｅ3Ｎｂ3ＣおよびＮｂＮが溶解しなかったことに対応して、鋼材試料（Ｍ２）を用いた実施例においてもＦｅ3Ｎｂ3Ｃ、ＮｂＮは溶解しなかった。そのため、実施例１〜４においてＦｅおよびＮｂの溶解が顕著であったことは、Ｆｅ−Ｎｂ系金属間化合物であるＦｅ2Ｎｂのみが溶解したことを示していることが分かった。
【００４６】
図１は、鋼材試料（Ｍ２）の一次抽出物および該一次抽出物の１．０質量％過マンガン酸カリウム溶液を用いた二次処理後における残留物のＸ線回折による物質同定結果を示すグラフであり、比較例１（図１（Ａ））にみられるラーベス相のＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物であるＦｅ2Ｎｂのピークが、実施例３（図１（Ｂ））の二次処理によって消失していることを示す。なお、図１（Ｂ）では、Ｆｅ3Ｎｂ3ＣおよびＮｂＮのピークを明瞭にするために、図１（Ａ）と比較して回折強度が大きくなるように測定した。
【００４７】
（実施例５）
次に検量線の直線性を確認する試験を行った。
Ｆｅ２Ｎｂの含有率が既知の鋼材試料（Ｍ２）を、２０ｍｍ×５０ｍｍ×１．５ｍｍのサイズの短冊状に切り出して、電解抽出法に供した。そして、電解量を段階的に変化させながら、量の異なる４つの試料（抽出残渣）を作製した。
この４つの試料の各々の質量と、Ｆｅ２Ｎｂ含有率が既知であるので、４つの試料中に存在するＦｅ２Ｎｂの質量も計算できる。各々の試料中に存在するＦｅ２Ｎｂ質量は、１．７１ｍｇ、３．４３ｍｇ、５．１３ｍｇ、６．９０ｍｇである。
【００４８】
次に、これら４つの試料の各々に、１．０ｍｇのα−Ｆｅ２Ｏ３（平均粒径：０．５μｍ）を添加し、上記湿式混合法により試料を混合した。そして、Ｘ線回折に供し、α−Ｆｅ２Ｏ３とＦｅ２Ｎｂとの強度比を求めた。
【００４９】
このように求めた４つの試料の各々の、含有するＦｅ２Ｎｂ質量と、α−Ｆｅ２Ｏ３とＦｅ２ＮｂとのＸ線回折の強度比との関係を、図３にプロットした。そして、この４つプロットから最小二乗法により近似式を計算し、それを検量線として図３中に示した。
この４つのプロットから最小二乗法により計算される相関係数は高く、標準偏差（Ｒ）は０．９９８であった。これより、検量線の直線性が高いことを確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１（Ａ）は、比較例１における鋼材試料（Ｍ２）の一次抽出物のＸ線回折による物質同定結果を示すグラフである。図１（Ｂ）は、実施例３における鋼材試料（Ｍ２）の一次抽出物の１．０質量％過マンガン酸カリウム溶液を用いた二次処理後における残留物のＸ線回折による物質同定結果を示すグラフである。
【図２】図２は、定量に使用した内標準物質の回折ピークとＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物の回折ピークを示す図である。
【図３】図３は、Ｘ線回折によるＦｅ−Ｎｂ系金属間化合物の検量線を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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